液压 基本回路分析

q1 q2 v A1 A2
图 回油节流调速回路
1）回路结构和主要液压参数
图 回油节流调速回路
p1 A1 F p2 A2
Δp p2
2）速度负载特性
A1 F KA T pp A A q2 2 2 v A2 A2
m
KAT p p A1 F q2 v A2 A21 m
以v为纵坐标,FL为横坐 标，将式子按不同节流 阀通流面积AT作图，可 得一组抛物线，称为进 油路节流调速回路的速 度负载特性曲线。
q1
v 与AT ，pp ，F 有关， 当AT 一定，F↑，v↓； 当F一定，AT↑，v↑。
这组曲线表示液压缸运 动速度随负载变化的规 律，曲线越陡，说明负 载变化对速度的影响越 大，即速度刚性越差。 当AT一定时，重载区 域比轻载区域的速度刚 性差； 在相同负载条件下， AT大时，亦即速度高时 速度刚性差。 所以这种调速回路适 用于低速轻载的场合。 用于低速轻载的场合
式中: qt——变量泵的理论流量； 理论流量 k1——变量泵的泄漏系数； 泄漏系数
改变变量泵的排量即可调节活塞的 运动速度v。若不考虑液压泵以外 的元件和管道的泄漏，这种回路的 活塞运动速度为 ： F qt k1 qp A1 v A1 A1
节流调速：
由定量泵供油，由流量控制阀控制流入或流出执行 元件的流量来调节速度。
容积调速：
改变变量泵或变量马达的排量来调节速度。
容积节流调速：
采用变量泵供油,由流量控制阀控制流入或流出执 行元件的流量来调节速度，同时又使变量泵的输出流量 与通过流量控制阀的流量相适应。
(一） 节流调速回路 节流
3.旁路节流调速回路 旁路节流
1）回路结构和主要液压参数
图旁路节流调路回路 a）回路图 b）速度负载特性
3.旁路节流调速回路 旁路节流
其调定压力为最大工作压力的1.1~1.2倍。
2）速度负载特性
由于在回路中泵的工作压力随负 载而变化，正比于压力的泄漏量也是 变量（前两回路中为常量），对速度 产生了附加影响，因而泵的流量中要 计入泵的泄漏流量Δqp,所以有：
m
回油节流调速和进油节流调速的速度负载特性以及速度刚性 基本相同，若液压缸两腔有效面积相同（双出杆液压缸）， 基本相同 那么两种节流调速回路的速度负载特性和速度刚度就完全一 样。
3）最大承载能力
无论AT为何值，当F=ppA1时，节流阀两端压差Δp为零，活 塞运动也就停止，此时液压泵输出的流量全部经溢流阀回油 Fmax=ppA1。 箱。所以此F值即为该回路的最大承载值，即 最大承载值
工作原理：通过改变回路中流量控制元件（节流阀或调速 工作原理： 阀）通流截面积的大小来控制流入执行元件或自执行元件流 出的流量，以调节其运动速度。 根据流量阀在回路中的位置不同，分为： 进油节流调速回 回路中的位置 路、回油节流调速回路和 回油节流调速回路 旁路节流调速回路。 旁路节流调速回路
1、进油节流调速回路 、进油节流
2）最大承载能力
无论AT为何值，当F=ppA1时，节流阀两端压差Δp为零，活 塞运动也就停止，此时液压泵输出的流量全部经溢流阀回油 箱。所以此F值即为该回路的最大承载值，即 Fmax=ppA1。 最大承载值
KAT 1 m ( p p A1 F ) m A1 A1
q1
3）功率 回路输入功率（泵输出功率）：
(二） 容积调速回路 容积
容积调速回路是用改变液压泵或液压马达的排量来实现调速的。 改变液压泵或液压马达的排量 优点：没有节流损失和溢流损失，因而效率高，油液温升小，适 优点 用于高速、大功率调速系统。 缺点：变量泵和变量马达的结构较复杂，成本较高。
1.变量泵和 变量泵 定量液压执行元件容积调速回路 定量液压执行元件 (1)变量泵—缸
液压与气压传动 基本回路
第六章 基本回路
任何液压系统都是由一些基本回路组成， 所谓基本回路是指能完成特定功能的液压元件的组合。 基本回路是液压传动系统的基本组成单元。 从本质上看，基本回路主要包括压力控制回路、流量控制 回路和方向控制回路三种类型，其他回路一般都是从这三 种回路中派生出来的。
一、速度控制回路 调速目的：满足液压执行元件对工作速度的要求。 调速目的
图 进油节流调速回路
有溢流是这种调速回路能够正 有溢流 常工作的必要条件。 必要条件
qp=const
pp=const
q1 v A1
流量关系： qp= q1+Δq 压力关系： p p= Δ p + p 1
p1 A1 p2 A2 F
F p2 0, p1 A1
1）速度负载特性
F p1 A1
F F q1 qp qT (qt qp ) KAT p m qt K 1 KA T A A 1 1
m
式中
qt—液压泵的理论流量； K1—液压泵的泄漏系数；
所以，液压缸的速度负载特性为
F F qt K 1 KAT A A q1 1 1 v A1 A1
当使用同一个液压缸和同一个节流阀，且负载F和活塞运动速度 v相同时，因此可以认为进、回油节流调速回路的效率是相同的。 在回油节流调速回路中，当 F接近于零时，回油腔的背压有可能 回油节流调速回路 比液压泵的供油压力还要高，这样会使节流功率损失大大提高， 且加大泄漏，因而其效率实际上比进油节流调速回路的要低。 其效率实际上比进油节流调速回路的要低
因为液压泵的供油压力pp为定 值，故节流阀两端的压力差为
F p pp p1 pp A1
经节流阀进入液压缸的流量为
F m q1 KAT p KAT pp A 1
m
式中 K——常数； AT——节流阀的通流面积； m——指数，0.5≤m≤1。
m
选取不同的AT值可作出一组速度负载特性 曲线，由曲线可见， 曲线 当AT一定而负载增加时，速度显著下 一定而负载增加时 降，即特性很软； 特性很软 当AT一定时，负载越大，速度刚度越 一定时 大； 当负载一定时， 当负载一定时 AT越小（即活塞运动速 度越高），速度刚度越大。
3）最大承载能力
进、回油节流调速回路相比较，其特点是：
4）实现压力控制的方便性 进油节流调速回路中，进油腔的压 力将随负载而变化，当工作部件碰到死挡块而停止后，其压力将 升到溢流阀的调定压力，压力继电器发出信号，可控制下一步动 作利用这一压力变化来实现压力控制是很方便的。但在回油节流 调速回路中，只有回油腔的压力才会随负载变化，当工作部件碰 到死挡块后，其压力将降至零，只能取零压发信利用这一压力变 化来实现压力控制比较麻烦，故一般较少采用。 5）回油压力 回油节流调速回路回油腔压力较高，特别是负载接 近零时，压力更高，这对回油管的安全、密封及寿命均有影响。
Pp p p q p
回路输出功率（缸输入功率）：
P 1 F p1q1
回路功率损失：
P Pp P 1 p p q p p1q1 p p (q1 q y ) ( p p p )q1 p p q y pq1
溢流损失： P溢 p p q y
节流损失： P节 pq1
损失的功率变成热，使油温升高。
4）效率 回路效率:不考虑损失时，执行元件的输入功率与 液压泵的输出功率之比即为调速回路的效率
P p1q1 1 Pp p p q p
q1 , qp q1 q p q y
p1 , pp
FL p1 , A1
溢流量越少，效率越高。
溢流损失功率：ppqy 节流损失功率：Δpq2
它与进油节流调速回路的功率损失相似。
5）效率
回路的效率为：
A2 p p q1 p 2 p p q1 p 2 q 2 A1 Fv c pp q p pp q p pp q p
p1 A1 F p2 A2
q1
液压缸的运动速度v和节流阀通 流面积AT成正比。调节AT可实 现无级调速，这种回路的调速 无级调速 范围较大（速比最高可达 100）。
上式为进油节流调速回路的 上式为进油节流调速回路 速度负载特性方程。 速度负载特性方程
K AT 1 m ( p p A1 F ) m A1 A1
1）速度负载特性
F q1 KAT p KAT pp A 1
m m
故液压缸的运动速度为
q KA T v 1 A1 A1
F pp A 1
m
K AT 1 m ( p p其特点是：
1 ）承受负值负载的能力 回油节流调速回路中回油腔有一定背 压，故液压缸能承受负值负载，且运动速度比较平稳。 2） 发热及泄漏的影响 在进油节流调速回路中，经过节流阀发 热后的液压油直接进入液压缸的进油腔；而在回油节流调速回路 中，经过节流阀发热后的液压油流回油箱冷却。因此，发热和泄 漏对进油节流调速的影响均大于回油节流调速。 3）停车后的起动性能 长期停车后液压缸油腔内的油液会流回油 箱，当液压泵重新向液压缸供油时，在回油节流调速回路中，由 于进油路上没有节流阀控制流量，即使回油路上节流阀关得很 小，也会使活塞前冲；而在进油节流调速回路中，由于进油路上 有节流阀控制流量，故活塞前冲很小，甚至没有前冲。
q2 KAT pp A1 F v 1 m A2 A2
m
4）功率和效率
液压泵的输出功率：Pp 液压缸的输出功率：
ppqp
P1 Fv ( p p A1 p2 A2 )v p p q1 p2 q2
该回路的功率损失为：
P Pp P1 pp qp pp q1 p2 q2 pp (qp q1 ) p2 q2 pp qy pq 2